CA1221437A - Procede et installation pour la transformation et la regulation d'energie electrique en energie thermique - Google Patents

Procede et installation pour la transformation et la regulation d'energie electrique en energie thermique

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CA1221437A
CA1221437A CA000443280A CA443280A CA1221437A CA 1221437 A CA1221437 A CA 1221437A CA 000443280 A CA000443280 A CA 000443280A CA 443280 A CA443280 A CA 443280A CA 1221437 A CA1221437 A CA 1221437A
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Abstract

On transfert la chaleur dégagée par un corps de chauffe électrique statique à un liquide caloporteur, et alimente ce corps de chauffe en énergie électrique par l'intermédiaire d'un interrupteur statique à semi-conduc-teur. Cet interrupteur est commandé par un dispositif électronique de commande en fonction de la température du liquide caloporteur mesurée en aval du corps de chauffe. L'installation comporte une enceinte remplie d'un liquide caloporteur, une pompe provoquant la circulation de ce liquide dans cette enceinte, un corps de chauffe électrique, un détecteur de température captant la température du liquide caloporteur en aval dudit corps de chauffe. Un interrupteur statique à semi-conducteur branché dans l'alimentation électrique du corps de chauffe est commandé par un dispositif de commande électronique piloté par le détecteur de température.

Description

~2~ 3'7 La présente invention concerne un procéd~ statlque de transformation et de régulation d'énergie électrique en énergie calorifique et installation pour sa mise en oeuvre.
En particulie.r, la présente invent.ion concerne un procédé de transformation et de régulation statique permettant le chauffage direct et la régulation plus précise en température d'un fluide caloporteur ainsi que l'installation pour sa mise en oeuvre.
Les dispositifs existants employés pour chauffer un liquide caloporteur à une température déterminée néces-sitent un ensemble de matériels et d'équipements complexes électromécaniques, pneumatiques ou à action h~draulique occasionnant, de ce fait, des pertes de rendement, un vieillissement prématuré, des inerties importantes ainsi qu'une maintenance complexe.
Le présent procédé tend à obvier aux inconvénients précités.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé
statique de transformation et de régulation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le contrôle de la température d'un liquide ou semi-liquide alimentaire, caractérisé par le fait que:
- on transfère la chaleur dégagée par un corps de chauffe électrique statique par conduction au travers de la paroi d'une enceinte dans laquelle circule le liquide ou semi-liguide alimentaire, avec laquelle il est en contact mécanique;
- on alimente ce corps de chauffe en énergie élec-trique par l'intermédiaire d'un inter.rupteur statigua à semi-conducteur, et - on commande cet interrupteur par un dispositif électronique de commande en fonction de la température du liquide caloporteur mesurée en aval dudit corps de chauffe.
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.'~2~3'7 la ~

Selon la présente invention, il est également prévu un procedé statique de transformat.ion et de regulation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le contrôle de la température d'un liquide ou semi-S liqui.de alimentaire, caractérisé par le fait que:
- on transfère la chaleur dégagée par un corps de chauffe électrique statique par conduction au travers de la paroi. d'une enceinte, dans laquelle circule le liquide ou semi-liguide alimentaire, avec laquelle il est en contact mécanique;
- on alimente ce corps de chauffe en énergie électri-que par l'intermédiaire d'un interrupteur statique à
semi-conducteur, et - on commande cet interrupteur par un dispositif électronique de commande en fonction de la température du liquide caloporteur mesurée directement dans le liquide et en aval dudit corps de chauffe.
Selon la présente invention, il est également prévu un procédé statique de transformation et de régulation d'énergie électrique en énergie the:rmique pour le chauffage et/ou le contrôle de la température d'un liquide ou semi-liquide alimentaire, caractérisé par le fait que:
- on transfère la chaleur dégagée par un corps de chauffe électrique statique par conduction au travers de la paroi d'une enceinte, dans laquelle circule le liquide ou semi-liquide alimentaire, ledit corps de chauffe étant immergé dans ladite enceinte et étant en contact direct avec le liquide;
- on alimente ce corps de chauffe en énergie élec-trique par l'intermédiaire d'un interrupteur statiqueà semi-conducteur, et - on commande cet interrupteur par un dispositif électronique de commande en fonction de la température du liquide caloporteur mesurée directement dans le liquide et en aval dudit corps de chauffe au moyen d'un détecteur de température.
Selon la présente invention, il est également prevu une instal.lation pour la transformation et la régulation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le contr61e de la température d'un liquide ou semi-liquide alimentaire, comprenant:
- une enceinte dans laquelle circule un liquide ou semi-liquide alimentaire et une pompe provoquant la circulation de ce liquide dans cette enceinte - un corps de chauffe électrique en contact avec le liquide par l'intermédiaire de l'enceinte, - un detecteur de température captant la température du liquide en aval dudit corps de chauffe;
- un interrupteur statique à semi-conducteur branché
dans l'alimentation électrique du corps de chauffe, et - un dispositif de commande électronique de cet interrupteur piloté par le signal délivré par ledit détec-teur de température.
Selon la présente invention, il est également prévu une installation pour la transformation et la régulation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le contrôle de la température d'un liquide ou semi-liquide alimentaire, comprenant:
- une enceinte dans laquelle circule un liquide ou semi-liquide alimentaire et une pompe provoquant la circulation de ce liquide dans cette enceinte, - un corps de chauffe electrique en contact avec le liquide par l'intermédiaire de l'enceinte, - un détecteur de température baignant dans le liquide et captant la température du liquide en aval dudit corps de chauffe, - un interrupteur stati~ue à semi-conducteur branché
dans l'alimentation électrique du corps de chauffe, et - un dispositif de commande électronique de cet ~,.
?~

~2~3'7 interrupteur pi:Loté par le signal clélivré par ledit detec-teur de température.
Selon la présente invention, il est également pr~vu une installation pour la transformation et la régulation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le controle de la température d'un liquide ou semi-liquide alimentaire, comprenant:
- une enceinte dans laquelle circule un liquide ou semi-liquide alimentaire et une pompe provoquant la circulation de ce liquide dans cette enceinte, - un corps de chauffe électrique immerge dans ladite enceinte et en contact direct avec le liquide, - un détecteur de température baignant dans le liquide et captant la température du liquide en aval dudit corps de chauffe, - un interrupteur statigue à semi-conducteur branché
dans l'alimentation électrique du corps de chauffe; et un dispositif de commande électroniqu~
/
/
/

,/
2~L3'7 de cet interrupteur piloté par le signal délivré par le-dit détecteur de température.
L'invention a encore pour objet une utilisation particullère de lllnstal]atlon décri-te au chauffage e-t à
5 la régulation préclsée en température d'un llqulde ow seml-llqulde alimentaire.
Le dessin annexé lllustre schématiquement et à titre d'exemple deux formes d'exécution de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La flgure 1 lllustre une lnstallatlon dans laquelle le corps de chauffe est en contact direct avec le llquide caloporteur, ce dernler clrculant dans un clrcuit fermén La flgure 2 lllustre une lnstallation dans laquelle le corps de chauffe est en contact indirect avec le liquide 15 caloporteur, celul-ci circulant dans un circuit ouvert.
Selon le présent procédé, on transfert la chaleur dégagée par un corps de chauffe électrlque soit dlrectement soit indirectement au travers de la paroi d'une enceinte, à un llqulde caloporteur clrculant dans cette encelnte.
L'alimentatlon en énergle électrique du corps de chauffe est réalisée à l'aide d'un ou plusieurs interrup-teurs statiques à semi-conducteurs, tels que des thyristors, commandés par un dispositif électronique statique pilotés par le signal délivré par un détecteur de température me-25 surant la température du llqulde caloporteur en aval du corps de chauffe. La commande est obtenue par une modulatlon en continu de la pulssance par l'intermédlaire d'un régu-lateur électronlque P.I.D. (Proportionnel Intégral Dlfféren-tlel). ~a température est captée directement dans le fluide 30 par l'intermédiaire d'une sonde PT 100 ohms ou autre.
La commande des thyristors se fait par paquets d'alternance entieres. Les thyristors ne sont declenches qu~au passage a zero de la tension alternative alimentant les éléments chauffants fournissant une puissance variant d'une fac~on 35 continue de 0 a 100 %. Ce procédé permet de réduire au L3~

rnaximum la diEEérence de température en-tre les el~men-ts chaufEants e-t le fluide caloporteur à chauEfer, ce qui re-duit d'une manière importante les problèmes d'encrassement et les dépôts dûs aux surchauffes éventuelles, allongeant 5 la durée de vie des élémen-ts chauffants. Cela entraîne éga-lement une réduction des per-tes -thermiques.
Ce procédé est particulièremen-t intéressant puis-qu'il assure non seulement la fourniture en énergie mais également une régulation très précise de cette énergie, la 10 température du liquide caloporteur peut etre réglée à
0,3 degré près. L'avantage de ce procédé réside principale-ment dans le fait qu'un générateur ainsi réalisé peut être placé à proximité immédiate du poste d'utilisation, évi-tant ainsi les pertes inhérentes au transport d'énergie, le 15 générateur pouvant en plus etre arrêté ou remis en marche à la volonté de l'utilisateur.
La première forme d'exécution de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit est illustrée à
la figure 1. Elle comporte une enceinte 1 dont l'entrée 2 20 est reliée par un conduit 3 à la sortie d'une pompe 4.
La sortie 5 de cette ence:inte est reliée à l'entrée du circuit primaire 6 d'un échangeur de chaleur dont la sor-tie est reliée à l'entrée de la pompe 4~ Un vase d'expan-sion 7 est prévu pour absorber la variation de volume du 25 liquide caloporteur 8 remplissant l'enceinte 1 et le circuit hydraulique 3, 4, 6~ L'enceinte 1 et le circuit hydraulique sont calorifugiés pour éviter toute déperdition d'énergie autre que celle résul-tant de l'échangeur de chaleur dont le secondaire (non illustré) est branché dans un circuit 30 h~draulique d'utilisation.
Un corps de chauffe 9 est immergé dans l'enceinte 1 est en contact direct avec le liquide caloporteur 8.
L'alimentation en énergie électrique de ce corps de chauffe s'effec-tue par l'une des extrëmités de l'enceinte 1 où
35 le corps de chauffe, ou ses conducteurs électriques tra-~:2~4L37 versent cette enceinte.
Le corps de chauffe est relié à une source depu.issance électrique 10 par exemple au réseau de distribu-tion par un interrupteur manuel marche-arrêt 11 et par 5 un interrupteur statique à semi-conducteur tel que des thyristors commandés 12.
La commande de l'interrupteur à semi-conducteur est réalisée par un dispositif électronique comportant un ré-gulateur 13 par exemple du type existant dans le commerce 10 "Thermel-phonix 96 No 11877" dont la sortie commande la conduction ou l'arrêt du ou des thyristors par l'intermé-diaire d'un modulateur d'allumage 14 provoquant le change-ment d'état du thyristor uniquement aux passages à zéro du courant alternatif d'alimentation pour éviter toute surten-15 sion.
Le régulateur 13 est pilote par le signal de sortied'un detecteur de température 15 plongeant dans le courant du liquide caloporteur en aval du corps de chauffe 9.
L'alimentation du corps de chauffe 9l et donc sa 20 production de chaleur, est commandée directement par la température du liquide caloporteur, de façon très précise a quelques dixiemes de degré centigrade pres et donc en fonction de la quanti.té de chaleur utilisée par le circuit secondaire de l'échangeur ~.
Dans la seconde forme dlexécution de l'installation illustree à la figure 2/ le corps de chauffe 9 est situé
autour de l'enceinte 1 dans laquelle s'écoule le liquide caloporteur 8 qui dans cette exécution est directement le liquide ou le semi-liquide d'utilisation. Le corps de 30 chauffe 9 est donc en contact avec ce liquide par llinter-mediaire de l'enceinte 1 qui est en un materiau bon con-ducteur de la chaleur~ Un système de calorifugation.16 evite toute déposition de chaleur.
La commande de 1'alimentation du corps de chauffe 35 9 se fait comme dans la première forme d'execution décrite '~

~L22~43'~

e-t ses éléments portent les memes chiEfres de référence.
Cette Eorme d'exécution est part:Lculierement bien adaptée pour le chauffage, les traitements thermiques~
la pasteurisation ou la s-térilisation de liquides ou semi-5 liquides alimentaires.
Dans toutes les formes d'exécution, la puissance electrique délivree au corps de chauffe est réglée par tout ou rien et peut varier entre O et 100 % suivant le -temps de conduction des thyristors. Cette maniere de faire permet 10 d'obtenir une grande précision de la ré~ulation de la tem-perature du liquide caloporteur, d'éviter toute surchauffe de celui-ci et dlavoir un temps de réponse tres bref~

Claims (12)

LES REALISATIONS DE L'INVENTION, AU SUJET DESQUELLES UN
DROIT EXCLUSIF DE PROPRIETE OU DE PRIVILEGE EST REVENDIQUE, SONT DEFINIES COMME IL SUIT:
1, Procédé statique de transformation et de régulation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le contrôle de la température d'un li-quide ou semi-liquide alimentaire, caractérisé par le fait que:
- on transfère la chaleur dégagée par un corps de chauffe électrique statique par conduction au travers de la paroi d'une enceinte, dans laquelle circule le liquide ou semi-liquide alimentaire, avec laquelle il est en con-tact mécanique;
- on alimente ce corps de chauffe en énergie élec-trique par l'intermédiaire d'un interrupteur statique à
semi-conducteur, et - on commande cet interrupteur par un dispositif électronique de commande en fonction de la température du liquide caloporteur mesurée en aval dudit corps de chauffe.
2. Procédé statique de transformation et de régulation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le contrôle de la température d'un liquide ou semi-liquide alimentaire, caractérisé par le fait que:
- on transfère la chaleur dégagée par un corps de chauffe électrique statique par conduction au travers de la paroi d'une enceinte, dans laquelle circule le liquide ou semi-liquide alimentaire, avec laquelle il est en contact mécanique;
- on alimente ce corps de chauffe en énergie électrique par l'intermédiaire d'un interrupteur statique à semi-conducteur, et - on commande cet interrupteur par un disposi-tif électronique de commande en fonction de la température du liquide caloporteur mesurée directement dans le liquide et en aval dudit corps de chauffe,
3, Procédé statique de transformation et de régu-lation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le contrôle de la température d'un liquide ou semi-liquide alimentaire, caractérisé par le fait que;
- on transfère la chaleur dégagée par un corps de chauffe élec-trique statique par conduction au travers de la paroi d'une enceinte, dans la-quelle circule le liquide ou semi-liquide alimentaire, ledit corps de chauffe étant immergé dans ladite enceinte et étant en contact direct avec le liquide, - on alimente ce corps de chauffe en énergie élec-trique par l'intermédiaire d'un interrupteur statique à semi-conducteur, et - on commande cet interrupteur par un dispositif électronique de commande en fonction de la température du liquide caloporteur mesurée directement dans le liquide et en aval dudit corps de chauffe au moyen d'un détecteur de température.
4. Procédé statique de transformation et de régu-lation d'énergie électrique en énergie thermique, caractérisé
par le fait que:
- on transfère la chaleur dégagée par un corps de chauffe électrique statique par conduction à un fluide calo-porteur, le corps de chauffe étant en contact mécanique avec ledit fluide, - on alimente ce corps de chauffe en énergie à l'aide d'un interrupteur statique à semi-conducteurs, - on commande cet interrupteur par un dispositif électronique statique piloté par un signal délivré par un détecteur de température mesurant la température du fluide caloporteur en aval du corps de chauffe, cette commande étant obtenue par une modulation en continu de la puissance par l'intermédiaire d'un régulateur électronique P.I.D., et - on capte la température directement dans le fluide caloporteur par l'intermédiaire d'une sonde.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel;
- on commande ledit interrupteur statique par paquets d'alternance entiêre, cet interrupteur n'étant dé-clenché qu'au passage à zéro de la tension alternative ali-mentant les éléments chauffants fournissant une puissance variant d'une façon continue de 0 à 100%.
6. Installation pour la transformation et la régulation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le contrôle de la température d'un liquide ou semi-liquide alimentaire, comprenant:
- une enceinte dans laquelle circule un liquide ou semi-liquide alimentaire et une pompe provoquant la cir-culation de ce liquide dans cette enceinte;
- un corps de chauffe électrique en contact avec le liquide par l'intermédiaire de l'enceinte, - un détecteur de température captant la tempéra-ture du liquide en aval dudit corps de chauffe;
- un interrupteur statique à semi-conducteur branché dans l'alimentation électrique du corps de chauffe, et - un dispositif de commande électronique de cet interrupteur piloté par le signal délivré par ledit détec-teur de température.
7. Installation pour la transformation et la régulation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le contrôle de la température d'un liqui-de ou semi-liquide alimentaire, comprenant:
- une enceinte dans laquelle circule un liquide ou semi-liquide alimentaire et une pompe provoquant la cir-culation de ce liquide dans cette enceinte;
- un corps de chauffe électrique en contact avec le liquide par l'intermédiaire de l'enceinte;
- un détecteur de température baignant dans le liquide et captant la température du liquide en aval dudit corps de chauffe, - un interrupteur statique à semi-conducteur branché dans l'alimentation électrique du corps de chauffe, et - un dispositif de commande électronique de cet interrupteur piloté par le signal délivré par ledit détec-teur de température.
8. Installation pour la transformation et la régulation d'énergie électrique en énergie thermique pour le chauffage et/ou le contrôle de la température d'un liqui-de ou semi-liquide alimentaire, comprenant;
- une enceinte dans laquelle circule un liquide ou semi-liquide alimentaire et une pompe provoquant la cir-culation de ce liquide dans cette enceinte;
- un corps de chauffe électrique immergé dans ladite enceinte et en contact direct avec le liquide;
- un détecteur de température baignant dans le liquide et captant la température du liquide en aval dudit corps de chauffe, - un interrupteur statique à semi-conducteur bran-ché dans l'alimentation électrique du corps de chauffe, et - un dispositif de commande électronique de cet interrupteur piloté par le signal délivré par ledit détec-teur de température.
9. Installation selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisée par le fait que le fluide caloporteur est un liquide qui circule dans un circuit fermé sous l'action de la pompe, ce circuit comportant au moins un échangeur de chaleur avec un circuit hydraulique d'utilisation.
10. Installation selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisée par le fait que le corps de chauffe est situé
à l'extérieur de l'enceinte et par le fait que le circuit hydraulique du fluide caloporteur, qui est un liquide, est un circuit ouvert d'utilisation.
11. Installation selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisée par le fait que le dispositif de commande élec-tronique comporte un régulateur recevant les signaux du détec-teur de température et commandant des thyristors par l'inter-médiaire d'un modulateur d'allumage,
12. Installation selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisée en ce que le corps de chauffe et l'enceinte sont protégés par une calorifugation pour éviter toute déposition de chaleur.
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